下水処理施設におけるエネルギー使用の合理化と低減計画事例

西日本施設部 施設二課

水・緑・環境－井上 吏章「見える化」で水事業を支援します⽬次

水・緑・環境－１．はじめに
1.1 エネルギー合理化計画の背景
1.2 提出書類
1.3 事業者の目標
1.4 エネルギー消費原単位
２．実施事例
2.1 実施フロー2.2 エネルギー使用状況
2.3 改善案候補の抽出及び評価
2.4 エネルギー抑制年次計画
３．今回計画の総括
４．今後の展開

1

１．はじめに

水・緑・環境－1.1 エネルギー合理化計画の背景
エネルギーの使用の合理化等に関する法律(S54年)（通称）省エネ法
目的
エネルギーをめぐる経済的・社会的環境に応じた燃料資源の有効な利用の確保
実施措置①エネルギーの使用の合理化に関する所要の措置②電気の需要の平準化に関する所要の措置 等

省エネ法の改正①中長期計画・トップランナー制度の追加等(Ｈ10年)②トップランナー制度の建築材料等への拡大(Ｈ25年)③電気の需要の平準化の推進(Ｈ26年)
2１．はじめに

水・緑・環境－1.1 エネルギー合理化計画の背景（１）省エネ法での位置づけ 年度間エネルギー使用量（原油換算値 ㎘）
年度間エネルギー使用量
事業者の区分
（原油換算値）事・1,500kℓ以上で特定事業者
・3,000kℓ以上で第一種エネル
ギー管理指定工場等に区分

流域事務所

業者の義
務

1,500 ㎘未満

特定事業者又は特定連鎖化事業者―選任すべき者

エネルギー管理統括者及びエネルギー管理規格推進者―

提出すべき書類

中長期計画書・定期報告書
エネルギー管理統括者選任届出書

事業者の目標中長期的にみて年平均1％以上のエネルギー消費原単位 又は電気需要平準化評価原単位 の低減

5,000kℓ 程⇒第一種エネルギー管理指定工場

1,500 ㎘ 以上

行政によるチェック

指導・助言、報告徴収・立入検査、合理化計画の作成指示 等

指導・助言
への対応

出典：経産省（２）エネルギー使用量（原油換算値）の算出
原油換算値 ℓ

電力使用量

一次エネルギー換算係数0.0258ℓ3

１．はじめに

水・緑・環境－1.2 提出書類
中長期計画書…エネルギー使用合理化の目標達成のための中長期（３～５年）的な計画書
事業者全体の報告

定期報告書…エネルギー使用量、エネルギー消費原単位及び電気需要平準化評価原単位等の報告書
事業全体の報告エネルギー管理指定工場ごとの報告

1.3 事業者の目標
・電気需要平準化評価原単位とエネルギー消費原単位の両方の原単位を算出して省エネが進んでいるか判断・どちらか一方で年平均１％以上低減することを目指す。（互いに独立した指標）

今回はエネルギー消費原単位で年平均1%以上の低減を目指した
4

１．はじめに

水・緑・環境－1.4 エネルギー消費原単位

出典：経産省エネルギー消費原単位は通常、原油換算するが・・・
・処理水量に対してどれだけエネルギーを使用しているか・使用エネルギーのほとんどは電気である
上記の観点から、エネルギー消費原単位は電力使用量で算定∴ エネルギー消費原単位

電力使用量（）処理水量（ 放流流量）（）5

２．実施事例
2.1 実施フロー
業務目的

エネルギー低減目標の達成が見込める

中長期的な計画の立案

水・緑・環境－対象範囲の確認

現地調査

資料・データ収集

調査データの整理

エネルギー使用状況の分析〇対象施設のエネルギー使用状況の分析
費用対効果
エネルギー合理〇エネルギー合理化方式の検討
対策の検討
化方式の検討目標の・運転方法の見直し
クリア・省エネ機器の導入 等
年次計画の年次計画までの作成
評価〇費用対効果対策の検討
エネルギー・抑制電力量
低減目標
目標をクリア・イニシャルコスト・ランニングコスト
エネルギー合理化計画書の作成〇関連事業計画に沿った5カ年のエネルギー抑制年次計画の作成・評価

中長期計画の作成
6

２．実施事例

水・緑・環境－2.2 エネルギー使用状況（１）主要な対象施設
A浄化センター 平成3年供用 日最大208,000㎥
水処理施設
急速ろ過池

Bポンプ場 (平成3年供用）118.2㎥/分

嫌気無酸素好気法

場外ポンプ場(分流式汚水)ステップ流入式多段硝化脱窒法
重力式上(下)向流型

Cポンプ場（平成5年供用）

4.0㎥/分

Dポンプ場（平成6年供用） 21.6㎥/分
Eポンプ場（平成8年供用）

3.6㎥/分

重力濃縮槽（初沈汚泥）
汚泥処理施設 遠心濃縮機（余剰汚泥）
脱水機：ベルトプレス、スクリュープレス

（２）エネルギー使用状況（流域事務所の内訳）
流域事務所 電力使用割合内訳
対象施設

原単位
(kWh/m³)

流域事務所（全体）A浄化センター0.44750.4193

A浄化センター

場外系設備

場外系設備
6.3%

A浄化センター
93.7%

現状の電力使用量の割合から
A浄化センターについて分析
7２．実施事例

水・緑・環境－2.2 エネルギー使用状況（３）エネルギー使用状況（Ａ浄化センターの内訳）

A浄化センター 電力使用割合内訳
雨水放流
ポンプ棟
3.7%

汚泥棟
6.9%

その他
0.18%

管理本館
1.1%
流入ポンプ棟
19.9%

ろ過池
3.5%
水処理
10.7%

送風機棟
53.9%
8

２．実施事例

水・緑・環境－2.3 改善案候補の抽出及び評価（１）指針から抽出された改善案
A 浄化センター
設備区分
受配電棟

流入
ポンプ棟

抑制案

照明変圧器高圧側接続相見直し

指針の内容
―

具体策

改善案

特高変電所～受配電棟ケーブル損失低減

No.１

高効率変圧器に更新

No.２

高効率変圧器の導入

低損失変圧器汚水ポンプの制御方式

インバータ制御装置

汚水ポンプのＶＶＶＦ化

No.３

高効率電動機の導入

高効率モータ

汚水ポンプ、沈砂池・ポンプ補機を高効率電動機に更新

No.４

高効率変圧器の導入

低損失変圧器

高効率変圧器に更新

No.５

高効率電動機の導入

高効率モータ

送風機・補機を高効率電動機に更新

No.６

曝気方式見直し散気装置酸素移動効率の向上

既設散気板を超微細式曝気装置に更新

No.７

水処理方式の変更

電力使用量の低減新設でステップ流入式多段硝化脱窒法を採用

No.８

高効率変圧器の導入

低損失変圧器

高効率変圧器を新設

No.９

濃縮機機種

機械濃縮動力の低減

ベルト濃縮機の導入

No.10

脱水機機種

機械脱水動力の低減

スクリュープレス脱水機の導入

No.11

個別熱源方式の導入

No.12

ガスタービン発電機の導入

No.13

送風機棟

反応タンク設備
水処理電気室
汚泥棟
管理棟空調

個別熱源方式の導入

未利用エネルギー

バイオガス燃焼発電の導入―
消化ガス有効利用設備

風力発電の導入―

風力発電の導入

No.14

太陽光発電の導入―

太陽光発電の導入

No.15

汚水ポンプを高効率電動機に更新

No.16

太陽光・風力発電の導入

No.17

新エネルギー

場外系設備
場外ポンプ場高効率電動機の導入

管渠流量計
G 川放流渠

太陽光・風力発電の導入

高効率モータ―

指針：第一種指定事業者のうち上水道業、下水道業及び廃棄物処理業を営む者による中長期的な計画の作成のための指針

9２．実施事例

水・緑・環境－2.3 改善案候補の抽出及び評価（２）改善案の評価フロー （３）中長期計画作成フロー（１）評価項目の選定①省エネルギー効果②環境保全効果③経済性（３）総合評価（省エネ評価）（４）優先度の設定（２）評価項目別の評価①省エネルギー効果の評価
・削減エネルギー率(％)②環境保全効果の評価
・CO₂排出削減量
・原油換算削減量③経済性の評価
・投資回収年（３）総合評価（省エネ効果）①省エネルギー効果②環境保全効果③経済性①～③を踏まえて、4段階(◎,〇,△,×)で評価

・総合評価の結果
・関連事業計画（トップランナー制度含）2点を踏まえて優先度を決定（５）エネルギー抑制
年次計画の作成
・優先度が"高"であるもの
・関連事業計画スケジュール
2点を踏まえて年次計画を作成（６）中長期計画の立案

10

２．実施事例

水・緑・環境－2.3 改善案候補の抽出及び評価（４）改善案の検討

既設

中央熱源方式利点

大規模な空調に適する

欠点

規模・頻度に合わせた省エネが困難更新

個別熱源方式

利点

運転操作・メンテナンス
維持管理費で優位

欠点

イニシャルコストがかかる

電力量〇改善案12：管理本館の空調器方式を変更
昭和57年設置で老朽化 ⇒ 長寿命化計画で更新
100

19
中央熱源方式

個別熱源方式

投資回収年
標準耐用年数8年程
15年

3評価項目の検討結果

総合評価 ◎11

２．実施事例

水・緑・環境－2.3 改善案候補の抽出及び評価（５）改善案の優先度評価
改善案

改善案の概要

総合評価

関連計画

優先度

年次計画の対象

No.3

汚水ポンプ VVVF 制御化

◎

―

高No.6

送風機棟
高効率電動機導入

×〇

高No.8

水処理方式の変更(ステップ法、低動力撹拌機)

◎〇

高No.9

水処理電気室高効率変圧器導入△〇

高No.10

機械濃縮機の機種変更(遠心濃縮機をベルト濃縮機に)◎―

高No.12

管理本館空調機方式の変更(熱源方式を中央から個別に）◎〇

高No.16

ポンプ場 汚水ポンプ
高効率電動機導入

×〇

高：中長期計画に示した改善案
12

２．実施事例

水・緑・環境－2.4 エネルギー抑制年次計画
・関連事業計画の実施予定年度
・年次計画全体のバランス考慮

年次計画を作成（単位：低減率 %）位置づけ28年度 29年度 30年度 31年度 32年度 33年度
改 善 案
1.628 1.612
改善案 No.3
汚水ポンプのVVVF制御化
1.128 1.117
改善案 No.8
総合評価
水処理方式変更（増設）0.605
改善案 No.10
機械濃縮機の機種変更
改善案 No.60.050
送風機高効率電動機導入
改善案 No.9
0.066 0.065
長寿命化 水処理電気室高効率変圧器導入計画対象 改善案 No.12
0.127
管理本館空調機方式の変更
0.001
改善案 No.16
ポンプ場 高効率電動機導入
合計
2.321 1.233 1.628 1.612 0.605
エネルギー消費原単位 低減率
累計2.321 3.554 5.182 6.794 7.399

13

３．今回計画の総括

エネルギー消費原単位 低減率(%)

長寿命化等の関連事業計画

則る

8.0
7.0
6.0
5.0
4.0
3.0
2.0
1.00.028年度

立案
中長期的にみて年平均1％以上のエネルギー消費原単位の低減を図る計画
6.8

7.4

5.2
3.62.329年度

30年度

原単位 低減率累計（％）

創エネ
改善案

水・緑・環境－バイオガス発電
太陽光発電 等

31年度

32年度

33年度

目標原単位 低減率累計（％）

効果は期待できるが次回以降に見送り
14４．今後の展開

水・緑・環境－今後は、長寿命化計画にとってかわるストックマネ
ジメント計画における修繕・改築対象の機器を主として、新たな改善案及び年次計画を作成する必要があると考えられる。
ストックマネジメント計画では、省エネが見込め、維持管理費が軽減できる場合やライフサイクルコストの観点から、改築することが経済的である場合は、更新時期を前倒しすることが可能である。
今後も継続的に努力目標である年平均1％以上のエネルギー消費原単位の改善を達成できる計画を立案する
ためには、ストックマネジメント計画をはじめ様々な関連事業計画と整合を図りつつ、今回見送った創エネルギーの導入についても検討する必要がある。
15水・緑・環境－

西日本施設部 施設二課

井上 吏章
16